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Geschichte der Meteorologie ? Teil 12: Meteorologie um 1800 und zu
Beginn des 19. Jahrhunderts


Schwerpunkt dieses Teils der Geschichte der Meteorologie ist deren
Entwicklung um 1800 und zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Wesentliche
Fortschritte stellen die Wolkenklassifikation und die
Windstärkenskala dar.


Im letzten Thema des Tages zur Geschichte der Meteorologie Ende des
18. Jahrhunderts wurden allgemeine sowie Erkenntnisse der
Meteorologie aus Expeditionsreisen vorgestellt. In diesem Thema des
Tages wird die Meteorologie um 1800 beleuchtet. Neben der
Wolkenklassifikation und der Windstärkenskala gibt es viele weitere
Entdeckungen von der Medizinmeteorologie bis hin zu einem
Feuchtigkeitsmesser.

Beginnen wir mit meteorologischen Erkenntnissen im Bereich der
Medizinmeteorologie.

Der französische Meteorologe Louis Cotte (1740-1815) wurde 1774 mit
der Leitung eines medizinisch-meteorologischen Netzwerks aus
französischen Tierärzten und Landärzten betraut, um den Zusammenhang
zwischen der Pest und dem Wetter zu untersuchen. Das Projekt lief bis
1794.

Der polnische Schriftsteller und Wissenschaftler Stanislaw Staszic
(1755-1826) entwarf die Salzverdunstungstürme in Ciechocinek an der
Weichsel, die errichtet wurden, um aus der in der Region reichlich
vorhandenen Sole Salz zu gewinnen. Die Sole wurde an die Spitze der
Türme gepumpt und tropfte dann an deren Seitenwänden herab, wo sie
durch Sonneneinstrahlung und Wind verdunstete. Das Salz aus der Sole
blieb zurück. Darüber hinaus wurden durch diesen Vorgang Iod und
Feuchtigkeit an die Luft abgegeben. Dies veränderte das Mikroklima im
Bereich der Türme und ließ es eher einer maritimen als einer
kontinentalen Umgebung ähneln. Die Menschen kamen nach Ciechocinek,
um die therapeutischen Eigenschaften der lokalen Luft zu nutzen. Die
Stadt entwickelte sich zu einem bedeutenden Kurort mit vielen
Sanatorien für Menschen mit verschiedenen Gesundheitsproblemen, die
durch das Einatmen der Iod-reichen Luft behandelt werden konnten.
Dies stellt ein frühes Beispiel für eine vom Menschen verursachte
Veränderung des Mikroklimas dar.

Auch um 1800 und zu Beginn des 19. Jahrhunderts fanden mehrere
Expeditionsreisen mit erwähnenswerten Beiträgen zur Meteorologie
statt.

Der preußische Forschungsreisende, Naturforscher, Physiker und
Geograph Alexander von Humboldt (1769-1859) gilt als der letzte
Universalgelehrte auf dem Gebiet der Naturwissenschaften. Zu
Humboldts zahlreichen wissenschaftlichen Interessen zählten auch die
Meteorologie und die Klimatologie. Für eine Expedition über die
Kanarischen Inseln zu den spanischen Provinzen Lateinamerikas und in
die Vereinigten Staaten zwischen 1799 und 1804 verfügte von Humboldt
über zwei Quecksilberbarometer, mehrere Thermometer, einen
Regenmesser, zwei Hygrometer (zur Messung der Luftfeuchtigkeit), ein
Cyanometer (zur Messung der blauen Farbe des Himmels), ein Hypsometer
(zur Bestimmung der Siedetemperatur von Wasser in verschiedenen
Höhenlagen) und ein Eudiometer (zur Messung des Gasvolumens) sowie
Instrumente zur Messung des Erdmagnetfelds. Verschiedenste Messungen
wurden während der Expedition durchgeführt, besonders in Quito 1802.
Von Humboldt untersuchte die Entstehung und die Zugbahnen tropischer
Stürme. Er führte Messungen der Meeresströmung durch, die entlang der
Westküste Südamerikas fließt und als Humboldtstrom bekannt wurde.
Nach 1804 verlagerte von Humboldt seine Forschungsinteressen zum
Vulkanismus und zum Magnetismus. Er publizierte die
wissenschaftlichen Erkenntnisse seiner Amerika-Expedition. 1817
veröffentlichte er eine Weltkarte der Durchschnittstemperaturen, die
erste globale Klimaanalyse. 1829 unternahm er eine Expedition nach
Sibirien. Dort führte er meteorologische und magnetische Messungen
durch und entdeckte das, was heute als Permafrost bezeichnet wird.
Nachfolgend trieb er den Aufbau eines russischen Netzwerks von
magnetischen und meteorologischen Beobachtungsstationen voran,
welches bis 1835 in Nordasien etabliert werden konnte. Von Humboldt
konnte anhand der gewonnenen Daten zu dem Schluss kommen, dass der
größte Teil Russlands ein "kontinentales" Klima aufweist (ein Klima,
wie man es im Inneren von Kontinenten vorfindet, wo die
Temperaturextreme aufgrund des fehlenden mildernden Einflusses eines
Ozeans größer sind als anderswo). Von Humboldts übergeordnetes Ziel
war jedoch ein weltweites Netzwerk, und zu diesem Zweck überzeugte er
die britischen Behörden, permanente magnetische Observatorien in
britischen Kolonien auf der ganzen Welt einzurichten: in Kanada, auf
St. Helena, am Kap der Guten Hoffnung, auf Ceylon, in Jamaika und in
Australien. Die Idee der internationalen Zusammenarbeit durch
weltweite Netzwerke von Beobachtungsstationen, die gleichzeitig
wissenschaftliche Messungen durchführen, ist eines von von Humboldts
Vermächtnissen. Er war der Erste, der eine solche Idee (vor allem für
magnetische Beobachtungen) formulierte und sie bis zur Vollendung
umsetzte.

Der Jurist, Botaniker und Amateurastronom Francisco Jose de Caldas
(1768-1816) aus dem Vizekönigtum Neugranada (heute Kolumbien)
entwickelte Ende des 18. Jahrhunderts ein Interesse an den
Naturwissenschaften. Er eignete sich die Grundlagen der Astronomie
und Meteorologie im Selbststudium durch Beobachtungen an, da ihm
keine Bücher als Leitfaden zur Verfügung standen. Anschließend baute
er ein Barometer und nutzte es zur Durchführung von Druckmessungen.
Das "Hypsometer" (oder "hypsometrisches Thermometer") ist ein
Instrument, das die Höhe indirekt messen kann, indem es mithilfe
eines Thermometers die Temperatur von kochendem Wasser in dieser Höhe
misst und anschließend die Zusammenhänge zwischen dem Siedepunkt von
Wasser und dem Luftdruck sowie zwischen dem Luftdruck und der Höhe
anwendet. Frühere Arbeiten zu diesem Instrument waren de Caldas
unbekannt. Er erfand das Hypsometer unabhängig davon einige Zeit vor
dem Besuch von Alexander von Humboldt in Kolumbien im Jahr 1801. Von
Humboldt unterrichtete de Caldas in Meteorologie, Astronomie und
Berechnungstechniken. 1804 führte de Caldas eigene Messungen in Quito
durch, deren Ergebnis ähnlich denen von von Humboldts waren.

Die beiden nordamerikanischen Entdecker Meriwether Lewis (1774-1809)
und William Clark (1770-1838) aus der Kolonie Virginia unternahmen
von 1804 bis 1806 eine umfangreiche Entdeckungsreise durch den Westen
Nordamerikas bis zum Pazifik, die heute als
Lewis-und-Clark-Expedition bekannt ist. Diese Region war zu dieser
Zeit größtenteils Neuland. Lewis und Clark stießen auf Flüsse, die
"mit Eis zugefroren" waren, auf heftige Winde, Sturzfluten und in den
High Plains der Dakotas auf Tage mit großen Temperaturunterschieden.
Lewis und Clark waren die ersten, die wissenschaftliche
Wetterbeobachtungen im Westen Nordamerikas durchführten. Zu Beginn
der Expedition verfügten sie über drei Thermometer, die sie
sorgfältig kalibrierten. Vom 19. September 1804 bis zum 6. September
1805, dem Tag des Verlusts des letzten Thermometers, maßen sie
täglich die Temperatur, jeweils bei Sonnenaufgang und erneut um 16
Uhr. Diese Temperaturmessungen wurden in den Gebieten durchgeführt,
die heute South Dakota, North Dakota und Montana sind. Überzeugt vom
wissenschaftlichen Wert ihrer Arbeit führten sie sorgfältige
Aufzeichnungen ihrer Beobachtungen. Im heutigen Oregon notierte
Lewis: "Ich bin überzeugt, dass das Klima hier viel wärmer ist als
auf dem gleichen Breitengrad am Atlantik." In ihren Tagebüchern
beschrieben sie das Winterwetter an der Küste von Oregon wegen des
ständigen Regens als "schrecklich" und "elend". Lewis und Clark waren
wahrhaftige Pioniere, sowohl als Entdecker als auch als
Wissenschaftler. Ihre Erkundung des nordamerikanischen Westens war
ein wegweisendes Ereignis in der US-amerikanischen Geschichte.

Der britische Marinekommandant und Polarforscher Sir John Ross
(1777-1856) unternahm mehrere Expeditionen in die heutige kanadische
Arktis. 1818 erreichte er den Lancaster Sound, welcher die östliche
Einfahrt zur Nordwestpassage darstellt. Dort wurde er jedoch durch
eine Fata Morgana getäuscht und glaubte, dass Berge den weiteren Weg
nach Westen versperrten. Während dieser Expedition führte er auf
Anweisung der britischen Admiralität und der Royal Society
geomagnetische, meteorologische und ozeanographische Beobachtungen
durch. Bei der Expedition von 1829 bis 1833 ging das Schiff 1832 im
Eis verloren, und die Besatzung strandete und konnte in Felix Harbour
im folgenden Jahr gerettet werden. Während dieser Reise führte Ross
magnetische Beobachtungen durch und lokalisierte den magnetischen
Nordpol. Außerdem machte er meteorologische Beobachtungen.

Der norwegische Astronom und Physiker Christopher Hansteen
(1784-1873) war ein Pionier auf dem Gebiet des Erdmagnetismus und der
Erforschung der Polarlichter. Auf einer Expedition nach Sibirien um
1830 suchte er nach einer Region mit maximaler magnetischer
Intensität. Schließlich stellte er fest, dass die Polarlichter in
einem Ring mit maximaler Häufigkeit um den nördlichen Magnetpol
auftreten. Er richtete mehrere geomagnetische Beobachtungsstationen
ein und vereinbarte mit Schiffskapitänen, das Magnetfeld weltweit zu
beobachten und aufzuzeichnen. Die von ihm gesammelten Daten
ermöglichten es ihm, eine der ersten Magnetkarten der Erde zu
erstellen. Hansteen beobachtete in Norwegen die Aurora borealis
während eines heftigen Magnetsturms, der vom 28. August bis zum 2.
September 1859 auftrat. Er kam zu dem Schluss, dass "die Auswirkungen
dieser Aurora auf die Telegrafenleitungen in Norwegen viel größer
waren als in Frankreich und Deutschland". Heute ist bekannt, dass
starke Magnetstürme sowohl Stromnetze und die drahtlose Kommunikation
als auch die Telegrafenkommunikation beeinträchtigen können.

Die folgenden Personen leisteten wichtige allgemeine Beiträge zur
Meteorologie.

Der britische Mathematiker und Physiker Sir John Leslie (1766-1832)
stellte 1804 fest, dass eine mattschwarze Oberfläche Wärme effektiver
abstrahlt als eine polierte Oberfläche, was auf die Bedeutung der
Schwarzkörperstrahlung hindeutet. 1810 gelang es ihm, Wasser
künstlich zu Eis zu gefrieren.

Zu den zahlreichen Beiträgen des französischen Mathematikers und
Physikers Joseph Fourier (1768-1830) gehörte der Nachweis, dass sich
jede stetige Funktion in Kombinationen trigonometrischer Funktionen
zerlegen lässt ? eine Methode, die als Fourier-Analyse bezeichnet
wird. Sie findet in der modernen numerischen Analysis und bei
Berechnungen breite Anwendung. 1820 berechnete Fourier, dass die Erde
kälter sein müsste, als sie es ist, wenn die einzige Wärmequelle die
Sonnenenergie wäre, die von der Oberfläche des Planeten absorbiert
werden kann. Er zog auch andere mögliche Wärmequellen in Betracht
(die innere Wärme der Erde selbst und interstellare Strahlung),
stellte jedoch fest, dass auch diese nicht genügend Wärme liefern
konnten. Anschließend untersuchte er ein Experiment, das von de
Saussure (siehe Teil 10 der Geschichte der Meteorologie) durchgeführt
worden war. Dieser setzte Glasscheiben, die durch Luftschichten
voneinander getrennt waren, in eine isolierte Vase ein und ließ
Sonnenlicht in die Vase einfallen. Das Sonnenlicht durchdrang die
Glasscheiben und die Luftschichten. De Saussure beobachtete, dass die
resultierenden Temperaturen im Inneren der Vase in tieferen Schichten
unter mehr Glasschichten höher waren. Fourier stellte die Hypothese
auf, dass die Erdatmosphäre möglicherweise wie diese Glasscheiben als
"Isolator" wirke. Die Atmosphäre ist natürlich komplexer, doch
Fouriers Beobachtung, für die ein Gewächshaus mit Glaswänden als
Analogie dient, gilt als erste Formulierung dessen, was heute als
atmosphärischer "Treibhauseffekt" bezeichnet wird. 1822 führte
Fourier in seiner "Theorie analytique de la chaleur" die Verwendung
von Dimensionen für physikalische Größen formell ein.

Der britische Pharmakologe Luke Howard (1772-1864) beschäftigte sich
mit Meteorologie. Er gilt als Wegbereiter der modernen Wolkenkunde.
Seine Wetterbeobachtungen führten 1818 zur Veröffentlichung seines
Buches "The Climate of London", das erste Werk, das sich mit der
Klimatologie einer städtischen Umgebung befasste. Howards
meteorologische Beobachtungen in und um London waren der erste
Hinweis auf einen städtischen Wärmeinseleffekt. Howards wichtigster
Beitrag zur Meteorologie war die Einführung des
Wolkenklassifizierungssystems, das den Kern der modernen
Klassifikation von Wolken bildet. Er wurde als der "Mann, der den
Wolken Namen gab" bekannt. Howard war fasziniert von der "Großen
Nebelwolke", die zwischen Mai und August 1783 den Himmel über Europa
bedeckte und einen Dunst darstellte, der aus Staub und Asche der
Vulkanausbrüche des Laki-Kraters in Island sowie des Asama auf Honsh?
in Japan bestand. Im Laufe seiner Beobachtungen stellte Howard
bestimmte gemeinsame Merkmale von Wolken fest und entwickelte auf
dieser Grundlage ein System zu deren Klassifikation. Im Dezember 1802
stellte er sein System der Askesian Society in London vor. Er schlug
beschreibende Kategorien mit lateinischen Namen vor. Howards drei
Grundkategorien waren Cumulus ("Haufen"), Stratus ("Schicht") und
Cirrus ("Haarsträhne"). Eine vierte Kategorie, Nimbus ("Regen"),
bezeichnete "eine Wolke, die gerade dabei ist, sich zu Regen, Hagel
oder Schnee zu verdichten". Laut Howard "kann es keinen Regen geben,
solange die Wolken, mit Ausnahme des Nimbus, ihre ursprüngliche Form
beibehalten; erst durch die Beobachtung der Veränderungen und
Übergänge der Wolkenform lässt sich das Wetter vorhersagen". Howard
fasste seine Arbeit 1803 in seinem "Essay on the Modifications [d. h.
'Classification'] of Clouds" zusammen.

Howards System fand rasch sowohl in Großbritannien als auch im
Ausland breite Akzeptanz und verdrängte frühere
Wolkenklassifikationen. Howards Werk "Seven Lectures on Meteorology"
(1837) war das erste moderne Lehrbuch zur Meteorologie.

Der britische Mediziner und Botaniker Robert Brown (1773-1858)
entdeckte 1827 die Brownsche Bewegung von Pollen- und
Farbstoffpartikeln im Wasser, die erst später als physikalischer
Prozess verstanden wurde.

Der irische Marineoffizier und Hydrograph Sir Francis Beaufort
(1774-1857) begann schon früh in seiner Karriere auf See, ein
meteorologisches Tagebuch in Form von kurzen Anmerkungen zur
allgemeinen Wetterlage zu führen. Diese Praxis behielt er bis zu
seinem Tod bei. Beauforts Name ist allen Seefahrern aufgrund seiner
Windstärkenskala und seiner Wetternotationscodes bekannt, die er in
den frühen Jahren seines Kommandos, beginnend um 1805, entwickelte.
Die Windstärkenskala basierte auf Beauforts Beobachtungen der
Auswirkungen des Windes auf vollgetakelte Fregatten auf See und
umfasste ursprünglich 14 Windstärkegrade, von Windstille bis zum
Orkan. Die Wetternotation wurde 1833 zum Standard für die britische
Flotte für alle Logbucheinträge gemacht. Im Jahr 1838 schrieb die
britische Admiralität die Verwendung der Beaufort-Windskala mit 13
Windstärkegraden offiziell für alle Logbucheinträge der Schiffe vor.
Die Beaufort-Skala ist die älteste systematische Methode zur
Beurteilung von Windstärke und -geschwindigkeit. Sie wird auch heute
noch in modifizierter Form von Seeleuten auf der ganzen Welt
verwendet und ist darüber hinaus auch auf Landseite sehr gängig.
Der Physiker und Chemiker Amadeo Avogadro (1776-1856) aus dem Piemont
beschäftigte sich mit dem Zusammenhang der elektrochemischen
Spannungsreihe und der Affinität der Elemente, der spezifischen Wärme
von Gasen und Atom- und Molvolumina. Sein Ziel war es, die chemischen
Eigenschaften der Verbindungen durch physikalische Eigenschaften zu
beschreiben. Er ist vor allem für das Avogadro-Gesetz (gleiche
Volumina verschiedener Gase enthalten bei gleicher Temperatur und
gleichem Druck die gleiche Anzahl an Molekülen) und die Avogadro-Zahl
(die Anzahl der Moleküle in einem Mol eines Stoffes) bekannt. Während
seiner Lehrtätigkeit in Turin hatte er Lehrstühle in den Bereichen
Statistik, Meteorologie sowie Maße und Gewichte inne.

Der Mathematiker und Physiker Carl Friedrich Gauß (1777-1855) aus dem
Fürstentum Braunschweig-Wolfenbüttel beschäftigte sich mit dem
Erdmagnetfeld und damit dem oberen Teil der Atmosphäre. Im Jahr 1838
bewies er, dass der überwiegende Teil des Erdmagnetfelds endogen ist,
also seinen Ursprung im Erdinneren hat. Im Jahr 1839 stellte er
jedoch die Vermutung auf, dass elektrische Ströme in einer
leitfähigen Schicht der oberen Atmosphäre kleine Schwankungen im
gesamten Magnetfeld verursachen, was er wiederum mit der Aurora
borealis in Verbindung brachte.

Der dänische Physiker, Chemiker und Naturphilosoph Hans Christian
Oersted (1777-1851) entdeckte die magnetische Wirkung des
elektrischen Stromes und gilt als Mitbegründer der Elektrizitätslehre
und Elektrotechnik. Er führte Forschungen zu den Eigenschaften von
Flüssigkeiten und Gasen durch, wobei sein Hauptaugenmerk auf deren
Kompressibilität lag.

Neue Entwicklungen in der Messung des Taupunkts und in der
Feuchtigkeitsmessung förderten die folgenden Wissenschaftler zutage:

Der schwedische Mediziner und Chemiker Jöns Jakob Berzelius oder auch
Jacob Berzelius (1779-1848) entwickelte eine Methode zur Messung des
Taupunkts und der relativen Luftfeuchtigkeit. Im "Traite de Chimie"
schlug er vor, dass die Temperatur eines Feuchtthermometers dem
arithmetischen Mittelwert aus der tatsächlichen Lufttemperatur und
der Taupunkttemperatur entsprechen sollte. Da sowohl die
Feuchtthermometertemperatur als auch die Lufttemperatur (mithilfe
eines gewöhnlichen Trockenthermometers) gemessen werden konnten, ließ
sich anhand dieser Beziehung der Taupunkt berechnen. Mit diesen
Informationen konnte er dann die relative Luftfeuchtigkeit
abschätzen. Der Chemiker Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) aus
Franken stellte um 1822 die Prinzipien des Taupunkt-Hygrometers oder
Kondensationshygrometers vor. Die Erfindung des Taupunkt-Hygrometers
wird jedoch allgemein dem britischen Chemiker John Frederic Daniell
(1790-1845) zugeschrieben, der 1820 ein Instrument entwickelte, das
zum Standard für die Feuchtigkeitsmessung werden sollte.

Der nächsten Teile der Serie der Geschichte der Meteorologie werden
sich mit Entwicklungen hin zu nationalen meteorologischen Instituten
in Europa und bedeutenden außereuropäischen Staaten widmen, ehe
weitere Persönlichkeiten mit ihren Erkenntnissen zur Meteorologie im
19. Jahrhundert vorgestellt werden.

(Die Bilder und Links zum heutigen Thema des Tages finden Sie wie
immer im Internet unter www.dwd.de/tagesthema.)

Dipl.-Met. Markus Eifried

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 01.08.2026

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